低照度摄像机的常识
红外与低照度
红外摄像头与低照度摄像头
红外摄像头和低照度摄像头这两个词我想大家都听过，也知道这两个词，这两个摄像头的技术参数在夜视监控时都非常重要的。
说白了都是为了晚上能看的清楚的两个技术。
于是市场上就有很多人批这两个词等同了，认为红外摄像头就是低照底，低照底就等同于红外，其实这是一个非常不对的做法，
红外和低照底其实是两个完全不同的概念，虽然它们起到的做用是相似的，
那么？什么是红外摄像头，什么是低照度摄像头呢？
红外摄像头是指摄像头安装有红外灯，红外灯在光度不够的时候会自动开启，这样的话无论光照有多差，摄像头都能利用自身光线来达到看清楚图像的目的。
简单的话只要是有红外灯的摄像头，都是红外摄像头。
红外摄像头也真是红遍了大江南北，在中国的大部分安防监控工程上用的都是红外摄像头。
但是在国外却不一定，国外很少的监控工程才会用到红外摄像头，原因是红外技术在国外是一种不怎么被认可的技术，而在中国这种技术已经广泛应用在监控工程当中。
也有人说红外技术最好的国家就是中国。
也许我们摄像头的芯片做不赢别国，处理器做不过别国，但是我们中国的红外灯却一直领先于世界。
转入话题，再来说说低照度，什么是低照度呢？
低照底的意思就是在光照不是很好的情况下，摄像头也能在不打开红外灯的情况下很清楚的看清楚图像。
低照度技术不同于红外技术在于，红外想看清楚较暗的图像要依靠红外灯，而低照低可却不用，它是在自己的感光芯片上做了很多的优化，使它能在暗的时候看的更清楚。
可以说红外技术是一种红外灯的技术，而低照度技术却是一种图像处理技术，是两个完全不同的技术。
通过我们这样一讲解，相信您对于红外摄像对与低照度摄像头有了更多的了解吧？。
摄像机最低照度
摄像机最低照度的介绍最低照度是测量摄像机感光度的一种方法，换句话说，摄像机能在多黑的条件下看到可用的影像。
但是因为没有管理的国际标准，因此每个大型CCD制造商都有自己测量CCD感光度的方法。
然而一个标注为（1Lux，F10）的摄像机能和标注为（0.01Lux，F10）的摄像机完全一样！！！奇怪吗？为什么呢？另：最常用的测量最低照度的方法称为目标照度法，目标照度表示有多强光线到达CCD表面放置的位置。
尽管清晰的定义不同，然而有三项主要的参数决定结果。
就是：F停止(用来测试摄像机用的镜头F停止)色温(光源的色温，也就是光谱内容)IRE(视频振幅的IRE等级)反射率(目标的反射率和背景)F停止F停止是测量镜头采集光线能力的方法，一个好的镜头能采集更多的光线并集中放射到CCD传感器上，F1.4的镜头比F2.0的镜头能采集2倍的光线，换句话讲，F1.0的镜头比F10的镜头能多采集100倍的光线，因此在测量中标出F停止是非常重要的，否则结果都是没有意义的。
色温色温是表述光源中光线波长内容的方法，一个3200k的光源多数波长都在600纳米和900纳米之间，而一个9300k的光源多数波长都在300到500纳米之间，因此不同的色温将彻底改变测试结果。
在一个典型的CCD传感器上，一个有600纳米波长的光源将比波长为900纳米波长的光源多产生10倍的电子。
这就是为什么色温特别标注对结果的意义。
IRE等级CCD摄像机的视频输出最大振幅一般设置在100IRE或者700毫伏，一个100IRE的视频表示可以完全驱动一个监视器表现最好亮度和对比度的优质影像，只有50IRE的视频表示只有一半的对比度，30IRE或者210毫伏表示只有原始振幅的30%，通常30IRE是最低的表现可用影像的数值，一个标准的摄像机当自动增益提高到最大增益时噪度等级应该在10IRE，因此能提供3:1或10dB信噪比可以接受的影像。
一个在10IRE下测量的结果可以比在100IRE下测量的结果高出10倍，因此没有标出IRE等级的结果实际上是没有意义的。
CCD摄像机最低照度技术详谈
CCD摄像机最低照度技术详谈
技术定义上讲，最低照度应该是在标准的电视帧比率下，CCD 摄像机输出
电平为某一幅度下所需的屏幕照度，其单位为1ux。
当然这里包括摄像机处于最大增益，光圈最大(所谓光圈最大，即最小的f 数，对于1/2 英寸ccd 摄像机，
典型值为f1.4，而对于2/3 英寸ccd 摄像机，典型值为f1.7);另外，对于屏幕的
反射率也应该是89.9%，色温3，200k，γ为0.45，自动拐点关断等等。
一、最低照度的测试条件
1、最大增益
一般为+18db，但是+24db 和+30db 的摄像机相继出现。
由于摄像机最大增益的不同，其最低照度也会不同，必然产生混乱。
2、输出电平
决定最低照度的一个主要因素是摄像机的输出电平，是标准电平的
100%(0.7v)，还是70%(0.49v)等，怎样才算较为合理。
由罗伯特?以瑟在摄像机低照度性评估一文资料所示(见表1)，可以看出，同一类型、不同厂家，或同一
厂家、不同类型的摄像机，其输出电平的要求也不一样。
从表1 可以看出，对广播级摄像机，其输出电平均要求100%，这是比较统一的;但对于后三档的摄像机，要求各异，并无统一标准，可见所声称的最低
照度不是在统一标准下得出的。
3、γ曲线
上面说过，最低照度的一个测定条件是γ=0.45，但并非全是如此。
另外有几种情况影响γ曲线：
a.黑压缩。
这在摄像机中广泛使用，其主要目的是减小低照度下的噪波，。
低照度摄像机类型及 成像原理分析
低照度摄像机类型及成像原理分析
近几年，市面上出现形形**的低照度摄像机产品，但所能实现的功能却
是有差别的，究竟是什么原因造成了它们的不一致?下面我刊资深技术顾问试从低照度成像产品类型及原理方面做一番分析。
低光摄像机又称作低照度摄像机，是一种专为光线照度不足的环境所开
发设计的监控产品，它的组成有相当程度的复杂性，从镜头到摄像机传感器及
低光摄像成效源自组件条件
我们都知道低光摄像机除了比须搭配IR 类型的镜头以满足日夜低照下的成像焦点之外，更重要的是这种低光摄像机功能形成的组件部分是特别的，尤
其在低光摄像机的型式与类别分析
进行低照度与夜视监控建置及产品选型前，需先对低照度与夜视应用的
类别及特性有所了解，只有掌握这些类别特性之后才能善加运用于相应的环境。
首先，低照度摄像机一般是指无需辅助灯光就能够辨别低照度环境下的目标，
其原理是运用摄像机本身感光组件Sensor、1.低光高感度模式(Low-Light Mode) 这种类型又称低光全彩模式，此型摄像机大多采用Super HAD Ex-view CCD/ EXTRA -View CCD 或背照式COMS 为感光组件，在低照度环境下有很好的可见光和近红外光反应。
应用此技术的摄像机也称做全天候摄像机。
通常
其低光彩色模式的低照度可达0.01Lux，以黑白呈现可达0.001Lux，搭配红外光辅助照明则可在0Lux 时使用，但后两种情况的照度不构成Low-light 低光彩色
条件的要求与模式。
此种监控摄像机不仅能清晰的辨识2.白天彩色/夜晚黑白模
式(Day/Night Mode)。
切记！最重要的这四点，拍好低照度画面
切记！最重要的这四点，拍好低照度画面在低照度情况下拍摄是不可避免的，不能因为没有足够的光，而意味着你不能拍摄。
如果你想让你的工作看起来漂亮和专业那么如何得到一个正确的曝光，而不降低图像质量，这点是非常重要的。
记住，在低照度下这种情况下拍摄视频是很困难的，因为当你解决一个问题时，另一个问题也接踵而至。
事实上，下面列出的每一件事都是你不想在画面上出现的效果，如大噪点、图像模糊，以及画面散焦，但是它们会轻易的就能帮助你在低照度情况下拍摄。
下面有一些如何解决低照度问题的提示，还有哪些因素会发挥作用，帮助你避免嘈杂的镜头拍摄。
ISO用一个更高的ISO拍摄会让你相机的传感器对光线更为敏感，但它也会使图像有更多的噪点。
通常ISO100至ISO400还不会有太大的噪点，但感光度每升高一点，你可能就会看到图像画质降低了一点。
当然，这一切都取决于你的相机传感器的类型。
全画幅传感器可以处理比Micro 4 / 3传感器更高的ISO（Micro 4/3 在ISO 800 下的信噪比 = 全画幅传感器 ISO 3200下的信噪比）。
快门速度快门速度测量相机的传感器暴露在光线中的时间。
快门速度越快（1 / 1000，1 / 500等），图像就会越暗。
较慢的快门速度（1 / 8，1 / 2等），图像将越亮。
但解决低照度问题不是简单的把你的快门速度设置的足够低，以获得一个正确的曝光。
因为快门打开的时间越长，你的图像就越容易变得模糊。
传统上，如果你拍摄24fps，快门速度设置在1 / 50，但拍摄低照度的时候，你可能会减少一点快门速度，获得更多的光照。
镜头光圈光圈的大小，多少通光量进入你的相机是另一个因素。
一个大光圈的镜头（F1.2、F1.4，等）更适合于低照度情况下那些较小的光圈拍摄（F22，F16，等等），因为他们允许更多的光线进入传感器。
Prime 镜头往往具有较大的光圈，除了极少数的变焦例外，比如 Sigma 18-35 f1/8 变焦镜头。
浅要分析夜视监控低照度摄像机的优势
浅要分析夜视监控低照度摄像机的优势
经过一段时期的快速发展，大部分安防监控厂商针对常规场景(白天)监控方面的技术趋于成熟，差距较小，但夜视效果则参差不齐。
而夜间低照度环境是监控中需要重点关注的，此时更能体现出各厂家的真正实力。
未来各厂商会投入更多资源研究和提升摄像机低照度效果。
另一方面，良好的低照度效果也是采购方重点考量的因素，它对实现24小时监控、保留证据、打击犯罪都会有很大帮助，这也是今后摄像机竞标效果PK的关键环节。
目前一般在用的24小时监控摄像机在夜间主要是以黑白低照度摄像机的优势
相比普通照度摄像机，很显然低照度摄像机的优势在于它的低照特性，即使在光线不好的情形下，亦可实现清晰的彩色相比红外摄像机
与红外摄像机相比，低照度摄像机的优势体现在如下方面。
稳定性好
红外摄像机需要增加一个红外灯，红外灯主要有LED红外灯、阵列式LED红外灯和激光红外灯等这几种，他们的共同特点是发热量大且寿命短。
在红外灯损坏之后，整个摄像机也就无法使用，而且由于发热量大，摄像机内部温度过高，会出现电子器件的温漂现象，影响整个摄像机的稳定性。
在有大量红外光的场景中，没有办法很好做到精确的白平衡，所以一般的彩色摄像机在Sensor之前都会有红外滤镜以起到过滤红外光的作用。
红外摄像机在红外灯开启时，存在大量的红外光，此时肯定不会使用红外滤镜过滤掉红外光，只能使用全透滤镜并切换成黑白市面上的红外摄像机的红外灯一般只能照射到整个没有红外失焦现象。
低照度知识
在光线较差的环境中，低照度摄像机无需辅助光源即能识别目标物体，发挥着重要的作用，受到越来越多用户的青睐。
本文就从其C C D与配套技术、D S P等方面进行描述，为读者介绍当前低照度摄像机的发展与应用情况。
在2003年以前，红外摄像机尚未普及，低照度摄像机一直是各厂家和供应商追捧的热点，即使在红外摄像机大行其道的今天，低照度摄像机以其特有的性能，仍然不能被取代。
所谓低照度摄像机，即在光线很暗的情况下，无需其它辅助光源仍能识别目标物体的摄像机，常见的有枪式摄像机和半球型摄像机。
环境照度（亮度）通常以l u x(勒克斯)为单位来衡量，其值越小，说明环境越暗。
摄像机的照度指标也用l u x为单位来衡量，其值越小，说明其灵敏度越高，越能看清暗处的物体。
因此，照度的高低成为人们选择摄像机的一个重要参数。
现在，很多厂家（商家）将摄像机的照度参数越标越低，从 1.0l u x 到0.1l u x，再到0.001l u x等等，那么，这些摄像机果真有那么高的灵敏度吗？为了真正认识低照度摄像机，下面从两方面进性阐述。
C C D及配套技术一个完整的摄像设备由有两部分组成，即镜头和摄像机，而摄像机又由感光器件（C C D或者C M O S，本文以C C D为例）、复杂的信号处理电路、滤光片等组成。
镜头作为摄像部件的重要组成部分，其作用是为摄像机的C C D聚焦被摄物体的光线，使景物在C C D上成像。
其可摄取光线的多少直接决定了C C D成像的清晰度。
衡量镜头摄取光线的多少，称之为进光量，镜头的进光量用F值（光圈）表示。
F值＝f（焦点距离）/D（镜头的有效口径），它与口径成反比，与焦点距离成正比。
在焦距相同的条件下，镜头口径越大，F值越小，镜头进光量就越大。
常见镜头的F值多为 1.2、1.4，目前也有F1.0的镜头。
因此为了使得摄像机获得理想的低照度效果，需要配置相适合的或配置F值较小的镜头。
C C D感光器件目前摄像机常用的C C D主要有三大供应商，即S O N Y、S H A R P 和LG，在这三种C C D中，S O N Y的C C D感光度相对较好，常用的S O N Y C C D低照度技术为S u p e r H A D C C D；后来S O N Y又研发出超感光度C C D，S O N Y称之为E X V I E W C C D，该C C D的感光度为Su p e r H A D C C D的5倍。
低照度摄像机前沿应用
在“平安城市”项目、金融、文博、酒店、写字楼、住宅小区、平安村居、校园、港口、高速公路、街道等安防监控场合，对摄像机的性能要求越来越高，由于常规型摄像机难以满足24小时连续监控的需求，低照度摄像机随即成为了24小时监控的首要选择。
什么是低照度摄像机低照度摄像机，从名字上就可以看出，是指在光照较暗的情况下(低照度)仍然可以获得比较清晰图像的摄像机。
在安防行业中，一般认为，照度指标低于0.1 Lux(F1.2，AGC ON，30IRE)的摄像机，就可以称作为低照度摄像机。
按照传统的叫法，低照度摄像机又可以分为“星光级”、“月光级”两个大类，粗略讲，照度低于0.01Lux(F1.2，AGC ON，30IRE)的摄像机，叫做“星光级低照度摄像机”，照度在0.1Lux 0.01Lux(F1.2，AGC ON，30IRE)之间，叫做“月光级低照度摄像机”。
当然，上述划分业内没有明确的定义，或还会有差异，但无妨成为行业约定的共识。
行业中称谓的低照度摄像机，除机械式彩转黑(也叫做ICR)外，现在还会包括半球、一体机、球机及常规型枪机。
摄像机的低照度指标是评价摄像机灵敏度的参数，该数字越小摄像机灵敏度越高，低照度性能也越好，上面讲到的0.1Lux(F1.2，AGC ON，30IRE)，不仅仅有“0.1Lux”这个照度指标，而且还有附加限制条件：F1.2、AGC ON、30IRE，为什么要有这些限制条件呢?就是为了保证对摄像机成像效果评判的公正性、一致性和有效性。
F1.2表示摄像机达到低照度时，其要求镜头光通量的大小(F值，光通量，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量，F值越小，光圈越大，到达CCD的光通量就越大。
所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好)。
AGC ON表示摄像机自动增益开启时的状态。
30IRE表示摄像机的视频输出在监视器上达到最低等级图质(标准图像是100IRE或者700毫伏;30IRE时为210毫伏，即最底等级，比30IRE再低是无用图像)。
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低照度摄像机的常识
目前市场上标榜的低照度摄像机无论是厂商或是进口商，对低照度的定义众说纷纭，莫衷一是，彩色摄像机从0.0004LUX～1LUX，黑白摄像机从0.0003～0.1LUX均有，（若搭配红外线，则均可达0LUX），这就是国内市场在CCTV产业的技术规格方面并无统一标准，而产生各说各话的情况。
行业内人士强调，照度能低到多少，不仅要看镜头的光圈大小（F值），更要看是在什麽条件限制下才能出现所标示的LUX值，否则只是流于数字的游戏罢了！以光圈大小（F值）而言，光圈愈大则其所代表的F值愈小，所需的照度愈低。
另外电子灵敏度（ELECTRONIC、SENSITIVITY）是否提高，单一画面累积帧数为多少？红外线是ON还是OFF？……等都应了解清楚，才不致被规格所标示的照度数值所混淆。
低照度摄像机在中国市场的演进过程低照度摄像机在中国市场的演进简单分为以下三步：白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）；低速快门（SLOW/SHUTTER）及超感度摄像机（EXVIEW/HAD）。
一、白天彩色/晚上黑白（昼夜型摄像机COLOR/MONO）
此类摄像机目前在市场上仍有其特定的需求群，国内市场在美国缔佳推出 DIS888C微光夜视摄像机PC-360D之前，夜视摄像机一直以此类型摄像机为夜视主流产品。
昼夜型（COLOR/MONO）摄像机的照度在国内市场上最低标示数值甚至为0LUX，我们不禁要问："摄像机乃光学原理制成，0照度下如何成像？" 白天彩色/晚上黑白（COLOR/MONO）摄像机是利用黑白影像对红外线感度较高的特点，在一定的光源条件，利用线路切换的方式将影像由彩色转为黑白，以便于搭配红外线。
在彩色/黑白线路转换的技术演进过程中，早期像PHILIPS（飞利浦）、IKEGAMI （池上）、日本JVC曾采用2颗SENSOR（1颗彩色、1颗黑白）共用一组电路再行切换，目前此类摄像机已采用单一CCD（彩色）设计，在白天或光源充足时为彩色摄像机，当夜晚降临或光源不足时（一般在1LUX～3LUX）即利用数位电路将彩色信号消除掉，成为黑白影像，且为了搭配红外线，亦拿掉了彩色摄像机不可缺的红外线滤除器，此种作法虽可在夜晚达到"低照度"的目的，白天却有影像模糊，色彩不自然的缺点，并且摄像机的摄像距离会受到红外灯照射距离的限制。
据厂商表示，为了弥补此一缺点，日本SANYO曾推出利用马达控制滤光片开合(即随着彩色/黑白影像的切换,开合滤光片)的机种,但此机种似乎也已于市场消失。
然而,COLOR MONO摄像机是否属于"低照度"摄像机,仍相当具争议性,专家指出,真正的"低照度摄像机"应指摄像机本身 (所采用的元件,技术)可达到的功能,而白天彩色/晚上黑白的摄像机因受限于CCD感度,本身并无法改变,只是利用线路切换及搭配红外光的方式将功能提升,不能算是低照度摄像机。
二、低速快门（SLOW/SHUTTER）
此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用电脑记忆体的技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个影像清晰的画面，运用SLOW SHUTTER技术降低摄像机照度至0.008LUX/F1.2（×128），并且画面能够累积的帧数 (128帧)是属于甚至包括进口品牌再内的领先水平。
此类型低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，属性较静态场所的监视。
台湾利凌企业营销部经理许潭彬认为，运用SLOW SHUTTER技术的摄像机才是真正的低照度摄像机；台湾凌安科技业务经理张智明认为，标准的低照度摄像机应是指（画面）累积型的摄像机。
目前属于此类型的低照度摄像机，台湾厂商以lilin 为主导，进口品牌有NEC、 IKEGAMI、FUJULSU、MITSUBISHI、SAMSUNG等，大多数进口品牌价格昂贵，且累积帧数少（32帧），如日本池上（IKEGAMI）ICD-870P照度0.03/F1.2（×32）。
为此工程、经销商更为青睐的应属于技术上同样领先的台湾博凯（P-CAM）。
三、超感度摄像机（EXVIEW/HAD）
超感度摄像机（EXVIEW/HAD），又称24小时摄像机，为"98年全世界最热门的机种，其彩色照度可达0.05LUX，黑白则可达0.003-0.001LUX（亦可搭配红外线以达 0LUX）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。
此类型摄像机主要是采用SONY元件厂于"97年所推出的
EXVIEW/HAD/CCD（超感 CCD），其运用专利技术将CCD每一画素的开口率提高，进而达到更低照度的要求，由于该CCD的制程成本仍高，在99年统计时全球每个月的总量也还不到4000台；相对的成品制造商要研发此类摄像机的技术门槛也较高。
2000北京博览会期间，美国discover 推出的夜视系列机中DIS888C、DIS988C 即采用EXVIEW HAD CCD技术，展示了其无与伦比的夜视效果 ,其采取的技术是EXVIEW HAD CCD+画面累积技术，并且基本消除了拖影现象，估计以目前全球技术而言也属于领先水平。
专业人士认为若EXVIEW/HAD/CCD一旦普及，则此类摄像机将会是最具明日之星架势的监视摄像机。
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